數控實踐教學的改革與創新

【摘 "要】在數控實踐教學中，采用常規的教學方法，使同學們常常忽略精度的概念，根據中心的具體情況，把理論教學與實際有機地結合起來，探索了一套編程的有效教學方法，充分發掘同學們的潛能，提高學生分析問題和解決實際問題的能力。

【關鍵詞】數控;實踐教學; 編程; 改革;創新

一、編程方法講解

數控加工主要有兩種編程方法：手工編程與自動編程。

手工編程是指編制零件數控加工程序的各個步驟均由人工完成，即從零件圖紙分析、確定加工工藝路線、數值計算、編寫零件加工程序單直至程序校驗都是由人工完成。對于幾何形狀不太復雜、計算量小、程序段不多的零件，常采用手工編程，即經濟又及時。手工編程在數控車削加工中廣泛應用。

自動編程是利用計算機軟件編制數控加工程序的過程，又稱計算機輔助編程。編程人員只需根據零件圖樣的要求，使用數控語言由計算機自動地進行數值計算及后置處理，編寫出零件加工程序單，通過直接通信的方式將加工程序送入數控機床，指揮機床工作。自動編程準確性高，使得一些計算繁鎖、手工編程困難或無法編出的程序能夠順利的完成。自動編程廣泛應用于復雜零件的程序編制。

二、編程的內容及步驟講解

數控車削編程步驟：加工工藝分析→選擇加工方案→數值計算→編寫程序清單→制備控制介質→程序校對→首件試切。

（1）加工工藝分析 "編程人員根據零件圖樣的技術特性、幾何形狀、尺寸、精度及工藝要求等，進行加工工藝分析。

（2）選擇加工方案 "合理地選擇加工方案，確定加工順序、加工路線、裝夾方式、刀具及切削參數等;同時還要考慮所用數控機床的指令功能，充分發揮機床的效能;加工路線要短，正確選擇對刀點、換刀點，減少換刀次數。

（3）數值計算 "根據零件圖的幾何尺寸確定工藝路線及設定坐標系，計算零件粗、精加工運動的軌跡，得到刀位數據。對于形狀簡單零件的輪廓加工，要計算出幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點或切點的坐標值，有的還要計算刀具中心的運動軌跡坐標值。對于形狀比較復雜的零件，需要用直線段或圓弧段逼近，根據加工精度的要求計算出節點坐標值，以這些坐標值作為編程的尺寸。這一步驟通常稱為數值計算。

（4）編寫程序清單 "工藝路線、切削參數及刀位數據確定后，編程人員根據數控系統規定的程序段格式和功能指令代碼，編寫加工程序單。

（5）制備控制介質 "把編寫好的加工程序單上的內容記錄在控制介質上，作為數控裝置的輸入信息。通過程序的手工輸入或通信傳輸送入數控系統。

（6）程序校對與首件試切 "編寫好的加工程序單和制備好的控制介質，必須經過校驗與試切才能正式使用。校驗的方法是直接將控制介質上的內容輸入到數控裝置中，讓機床空運轉，以檢查機床的運動規跡是否正確。

在具有圖形模擬顯示功能的數控機床上，可通過顯示走刀軌跡或模擬刀具對工件的切削過程，對程序進行檢查。對于形狀復雜和要求高的零件，也可采用鋁件、塑料或石蠟等易切材料進行試切來檢驗程序。通過檢查試件，不僅可確認程序是否正確，還可知道加工精度是否符合要求。若能采用與被加工零件材料相同的材料進行試切，則更能反映實際加工效果，當發現加工的零件不符合加工技術要求時，可修改程序或采取尺寸補償等措施。

三、實例加工講解

如圖所示工件，毛坯為Ф18mm×550mm棒材，材料為45鋼，數控車削端面、外圓。

1、工藝分析

（1）零件圖工藝分析 "從圖中可以看出，該零件為一臺階軸。材料為45鋼，切削加工性能較好。

該零件主要由同心度為0.01mm的兩外圓柱面組成，表面粗糙度要求為Ra1.6μm。外圓柱面尺寸公差為IT7級。因此可采用粗車→精車加工方案。

（2）加工工藝的確定 根據圖紙要求和毛坯情況，確定工藝方案和加工路線。

1）裝夾定位的確定。對于軸類零件，軸心線為工藝基準。用三爪卡盤夾緊定位，并使工件前端面距離卡爪端面為100mm。一次裝夾完成粗、精加工。

2）加工路線的確定。以（18，0）點為起點，按照粗精加工分開的原則，從右至左車削外輪廓面。其路線為：車端面→粗車Ф12 mm外圓→粗車Ф16mm外圓→倒右端1×45°角→精車Ф12 mm外圓→精車Ф16mm外圓→倒左端1×45°角→切斷。

粗加工進給量1.5mm左右，精加工進給量0.3mm。

（3）選擇機床設備 "根據零件圖樣要求，選用經濟型數控車床即可達到要求。故選用華中世紀星臥式數控車床。

（4）刀具選擇 "根據加工要求，選用三把刀具，T01為45°端面車刀，材料為YT15;T02為90°外圓車刀，材料為YT15;T03為切斷刀，材料為YT5。

（5）切削用量選擇 "根據加工要求，粗車外圓、精車外圓、切斷分別選用切削用量，主軸轉速分別為600、1000、400r/min;進給量分別為0.17、0.08、0.03mm/r;被吃刀量分別為1.5、0.3mm。

2、主要操作步驟及程序

接通電源，進入操作系統→回參考點→安裝零件→安裝車刀（將車刀裝入刀架，注意各車刀在刀架中的位置）→建立坐標系→設置刀具補償值→程序輸入。

加工程序單

程序 " " " " "說明

O1111 " 程序名

N0010 "G21; 公制輸入（mm）

N0020 "G90; 絕對方式

N0030 "G92 "X100 "Z100; 設置換刀點

N0040 "M03 "S600; " " 主軸正轉，600 r/min

N0050 "T0101; " 換刀，調用1號刀及1號刀偏值 （45°端面車刀）

N0060 "G00 "X18 Z0; 定位到起刀點

N0070 "G01 "X0 "F100; 車端面

N0080 "G00 "X100 "Z100; 回換刀點

N0110 "T0202; 換刀，調用2號刀及刀偏值（90°外圓車刀）

N0120 "G00 X18 Z2; 定位到起刀點

N0130 "G80 X16.8 Z-95 F100; 采用固定循環車外圓至Φ16.8mm

N0140 "G80 X16.3 Z-95; 采用固定循環車外圓至Φ16.3mm

N0150 "G80 X14.5 Z-24.5; 采用固定循環車外圓至Φ14.5mm

N0160 "G80 X13 Z-24.5; 采用固定循環車外圓至Φ13mm

N0170 "G80 X12.3 Z-24.5 采用固定循環車外圓至Φ12.3mm

N0180 "G00 X10; 定位到直徑Φ100mm處

N0190 "G01 Z0; 刀尖移動到端面

N0200 "X12 Z-1; 倒角1X45°

N0210 "G00 Z2;

N0220 "X12.02; X方向進刀至尺寸

N0230 "M00; 程序停止

N0250 "G01 Z-24.5 F80 S1000; 精車外圓Φ12mm外圓

N0260 "X15.89; 精車端面

N0270 "Z-95; 精車Φ16mm外圓

N0280 "X17; 退刀至Φ17mm處

N0290 "G00 X100 Z100; 回換刀點

N0310 "T0303; 調用3號刀刀偏（切斷刀）

N0320 "G00 X18 Z-90; 定位

N0330 "G01 X14 F50; 切至Φ14mm

N0340 "X18 "F100; 退刀至Φ18mm

N0350 "G00 Z-89; Z 方向退1mm

N0360 "G01 X16 F50; 倒角1x45°

N0370 "X14 Z-90;

N0380 "X2; 切至Φ2mm處

N0390 "X18 "F100; 退刀至Φ18mm處

N0400 "G00 X100 Z100; 回到換刀點

N0420 "M05; 主軸停止

N0430 "M02; 程序結束

通過以上講解，不僅使同學們學會了編程，也使同學們懂得了編程應考慮那些問題。通過理論與實際相結合的鍛煉，使同學們大大提高了分析問題和解決實際問題的能力。今后我們還將繼續探索更新更有效的教學方法，進行更多實踐教學的改革與創新。